Классическое определение симбиоза дал немецкий микробиолог Антон де Бари. Это — продолжающееся тесное совместное существование различных организмов, при котором “паразитизм является наиболее известной и очевидной формой” отношений. С тех пор минуло более 100 лет, и изучение микробных симбиозов стало актуальным для практической медицины и ветеринарии, для решения экологических проблем и разработки перспективных аграрных технологий. Уже формируется самостоятельный раздел науки — инфекционная симбиология.
В России вопросами инфекционной симбиологии занимается Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения РАН (Оренбург). Он создан в 1997 году на базе отдела пермского Института экологии и генетики микроорганизмов. Институт ведет фундаментальные исследования и прикладные разработки в области микробиологии, инфектологии и микробной экологии.
О последних достижениях ИКВС рассказал академик Олег Бухарин, выступивший на заседании Президиума РАН с научным сообщением “Инфекционная симбиология”. Главной темой доклада стали вопросы изучения ассоциативного симбиоза. Это многокомпонентная интегральная система, которая включает в себя хозяина (человека) в качестве макропартнера, его нормальную микрофлору (микросимбионт) и патогенные, условно-патогенные и другие микроорганизмы (минорные ассоциированные микросимбионты).
Олег Бухарин рассмотрел организм человека в качестве “суперорганизма” с огромным количеством генного материала с не опознанными пока функциями, где происходят активные трансгенные контакты и превращения симбионтной микрофлоры. Взаимоотношения хозяина и доминантной микрофлоры определяют устойчивость организма к проникновению болезнетворных микроорганизмов.
— Механизмы формирования симбиозов поистине универсальны, о чем свидетельствуют отношения микроорганизмов с симбионтами в природных и искусственных экосистемах, — сказал академик. — Но, несмотря на длительную историю исследований симбиозов растений и микроорганизмов, многие из них остаются малоизученными.
По мнению академика Бухарина, “у микробов есть своя социальная жизнь”. А микросимбиоценоз — это единая динамическая система, состоящая из множества консорциумов микроорганизмов, образующих симбиотические связи между собой и макроорганизмом в процессе биокоммуникативного общения. Они самостоятельно создают условия как для своей жизнедеятельности, так и для хозяина. И в случае, если вся эта система функционирует нормально, то тогда, по большому счету, больному не нужны антибиотики — инфекцию могут притормозить собственные бактерии человека. Если с ними правильно “договориться”.
Исследования, проведенные в ИКВС, как раз и выявили такой защитный механизм биофлоры от патогенных пришельцев: “родные” микробы обнаруживают чужаков и инициируют саморегуляцию иммунной системы.
— Потенциал доминантных микросимбионтов для организма-хозяина огромен, — отметил Олег Валерьевич. — Нормофлора (за счет собственного ферментного набора, “дорасщепляющего” углеводные, жировые и белковые субстраты пищи) активно участвует в обмене веществ, синтезирует витамины группы В (“биофабрика” витаминов), защищает организм хозяина, угнетая патогены и четко распознавая микробов по принципу “свой-чужой”, выводит токсины, выполняя, по сути, роль “второй печени”.
В перспективе, считает Олег Бухарин, инфекционная симбиология станет технологической платформой для изучения инфектологических механизмов и создания новых биопрепаратов композиционного уровня.
— Исследования микробных симбиозов побуждают к еще одному выводу, не естественно-научному, а гуманитарному. Нам нужно учиться у природы и, несмотря на разность интересов, вырабатывать механизмы мирного сосуществования, — подытожил свое выступление академик.
Олег Валерьевич ответил на вопросы коллег, после чего члены Президиума РАН перешли к обсуждению выступления.
Директор Института экологии Волжского бассейна РАН Геннадий Розенберг обратил внимание коллег: из выступления О.Бухарина становится очевидным, что у биологии и экологии общие корни. Ведь и экология изучает ситуацию в неких природных социумах и чужеродные виды, которые, попадая в экосистемы, каким-то образом с ними взаимодействуют.
— Когда речь идет о суперорганизме, — сказал Г.Розенберг, — я сразу вспоминаю, что еще в XIX веке было предложено рассматривать экосистему как живой организм. Да и в художественной литературе об этом немало сказано, достаточно вспомнить “Солярис” Станислава Лема.
По мнению Геннадия Самуиловича, важно видеть и понимать, что происходит взаимопроникновение разных наук: экологии, которая связана с крупными организмами и экосистемами в целом, и микромира.
— Ведь мы говорим на одном языке, и было бы хорошо реализовать эти исследования в какой-то общей программе, — отметил он.
Перспективам инфекционной симбиологии посвятил свое выступление директор НИИ вакцин и сывороток им. И.И.Мечникова академик Виталий Зверев.
— Мне интересны исследования взаимодействия бактериофагов с бактериями, — сказал он. — Мы сейчас изучаем, как можно прогнозировать развитие того или иного инфекционного заболевания. Есть иммунологические работы по прогнозированию того, каким образом иммунная система отреагирует на попадание того или иного возбудителя заболевания в организм (в кишечник, на половые органы, в систему дыхательных путей и т.д.). Таким образом, зная геномику индивидуума, можем сказать, что для человека опасно, а что нет.
— Процесс симбиоза зарождался очень давно — на заре эволюции, когда только возникали новые формы жизни. И уже тогда возникли первые симбиотические взаимоотношения. Наверное, симбиоз и давал новые виды, — предположил В.Зверев.
Он также отметил, что микробиология — это медицинская наука, рожденная для медицины. Иммунология тоже активно развивается. Но бактерии существуют не только у человека и животных — крайне мало известно, например, о симбиозе у растений. Каждый человек — это отдельный симбиоз с собственными свойствами, считает академик. Не случайно сегодня такой бум по созданию личных банков микрофлоры.
Исследователям предстоит ответить еще на множество вопросов. А изучение свойств микрофлоры и симбиотических процессов поможет понять, почему у одного человека болезнь возникает, а у другого нет. Как действует на организм, например, Helicobacter Pilori (микроорганизм, который обитает в желудке и двенадцатиперстной кишке человека и провоцирует развитие множества опасных заболеваний: гастрита, язв, эрозий, полипов, гепатитов, рака желудка)? Почему при болезни Крона микрофлора кишечника перестает распознаваться как своя и уничтожается?
— Без связи с иммунологией рассматривать эти процессы никак нельзя, — заключил Виталий Васильевич. — Безусловно, такие исследования помогут решить и некоторые экологические проблемы.
Ректор Южно-Уральского государственного медицинского университета член-корреспондент РАН Илья Долгушин назвал инфекционную симбиологию новым важным направлением, которое было сформировано в результате многолетних исследований оренбургского института. Как отметил И.Долгушин, большая роль в жизнедеятельности организма человека принадлежит резидентным микробам. Именно эти бактерии первыми колонизируют эпителий и не хотят уходить с насиженных мест. Механизм колонизационной резистентности сейчас одно из самых загадочных направлений в иммунологии, которым сегодня, к сожалению, мало кто занимается.
Академик Юрий Наточин напомнил коллегам, что каждый человек носит в себе 2 кг бактерий:
— Все они (бактерии. – А.С.) живут с нами. Отсюда и фундаментальная проблема — взаимоотношения организма как целого с сообществом микроорганизмов.
Одним из самых насущных в этой связи вопросов Ю.Наточин считает проблему ГМО:
— Откуда мы знаем, как они (генно-модифицированные организмы. — А.С.) будут соотноситься с организмом? А это крайне важно представлять!
По мнению Юрия Викторовича, человеку известно только около 5 процентов мирового видового разнообразия, и практически ничего не известно о микроорганизмах. Академик считает, что необходимо сохранить существующие микробные сообщества для будущего в банках данных.
Юрия Наточина поддержал академик Анатолий Григорьев.
— Правильно, такие банки данных необходимы, — сказал он. — Надо понимать и сохранить биоразнообразие, которое существенно изменяется техногенной средой.
Анатолий Григорьев также отметил насущность обсуждаемой темы, поскольку поднятые вопросы имеют отношение не только к микробиологии, но и к геронтологии, естественной иммунологии, генетике и физиологии. Ведь речь идет об адаптации, взаимоотношениях микро- и макромира друг с другом и с окружающей средой.
— А среда, — отметил Анатолий Иванович, — может быть и искусственной, как, например, в пилотируемых космических аппаратах и в батискафах. Создание банков данных для каждого космонавта, для летчиков и водолазов крайне необходимо в профессиональной медицине. Создание криогенных банков аутопробиотиков и аутомикроорганизмов в Оренбурге и других институтах РАН — это очень правильное решение.
Академик Григорьев поднял еще одну проблему.
— Свои микробы значимее для лечения человека, нежели чужеродные, — сказал он. — Поэтому важнейшей мировой проблемой сегодня является вопрос устойчивости микроорганизмов к антибиотикам.
По мнению А.Григорьева, антибиотики “расслабили” общество. Человечество думает, что решило проблему инфекционной составляющей заболеваний.
— Но, во-первых, антибиотики бьют все — и свое и чужое, во-вторых, на дворе — эра устойчивости к антибиотикам. И если человечество не изобретет средства, которые заменят антибиотики, не изобретет новые подходы, то будет глобальная инфекционная катастрофа.
Анатолий Иванович поддержал предложения коллег о том, что озвученные на Президиуме РАН проблемы и задачи заслуживают того, чтобы ученые разных направлений имели возможность решать их в рамках новой Программы фундаментальных исследований Президиума 2017 года.
— Давайте сформулируем, — поддержал предложение Владимир Фортов.
Подготовил
Андрей СУББОТИН
Нет комментариев